温度升高对季节性干旱的热带森林中蚂蚁介导的种子传播产生了负面影响

《Journal of Arid Environments》：Increased temperatures negatively affect ant-mediated seed dispersal in a seasonally dry tropical forest

气候变化影响卡廷加生态系统蚂蚁传播种子行为，小种子（Croton）高温下被移除更多，大种子（Jatropha）蚂蚁巢内消耗增加，不同蚂蚁种类温度响应差异显著。

　　在面对全球气候变化的背景下，温度的变化对生态系统服务具有深远的影响。作为生态系统中关键的物种，蚂蚁通过一种名为“蚁播”（myrmecochory）的过程进行种子传播，这一服务在干旱季节性热带森林——卡塔廷加（Caatinga）生态系统中尤为重要。卡塔廷加位于巴西东北部，是世界上最大的季节性干旱热带森林，其独特的生态环境支持着丰富的生物多样性和特有物种，同时也提供了重要的生态服务，包括植物繁殖和土壤养分循环。然而，随着气候变化的加剧，卡塔廷加的温度预计将在2050年上升2-4°C，这可能对蚁播过程造成不利影响，进而影响植物的生长和生态系统的稳定性。

本研究旨在探讨温度如何影响蚁播过程，特别是在卡塔廷加生态系统中。我们选择了两种具有代表性的植物物种：一种是小种子，其附着的脂质附着体（elaiosome）也较小（如Croton属植物），另一种是大种子，其附着体同样较大（如Jatropha mollissima）。这两种植物的种子在形态和功能上存在显著差异，从而可能对蚂蚁的传播行为产生不同的影响。我们通过设置配对的样带（共3对，每条样带10个站点，每个站点仅放置一种种子）进行实地试验，每个站点放置5颗种子，并在不同时间段内记录土壤温度、蚂蚁与种子的互动（包括总体互动和种子移除比例）、附着体消耗情况、种子移除行为以及移除距离等数据，持续时间为七个月。通过对869次观察记录的分析，我们发现74%的互动涉及小种子，而75.8%的互动则涉及Pheidole属的蚂蚁。

研究结果显示，随着温度的升高，蚂蚁与种子的互动频率下降，种子移除率减少，移除距离缩短，附着体的消耗也相应减少，尤其是在小种子的情况下。然而，对于大种子而言，温度升高虽然减少了附着体的消耗，却增加了种子的移除率。这种现象表明，温度对蚂蚁传播行为的影响因种子类型而异。此外，不同蚂蚁物种对温度的反应也存在差异。例如，Pheidole属的蚂蚁在高温环境下表现出较高的活动性，但它们在种子传播方面的贡献却相对较少。这说明在高温条件下，某些蚂蚁可能更倾向于选择其他行为策略，如优先获取附着体而非传播种子，从而影响整个蚁播过程的效率。

进一步分析表明，蚂蚁的体型是影响其传播能力的重要因素。较大的蚂蚁具有更强的运动能力和更高的能量效率，能够将种子携带至更远的距离，因此被认为是高质量的种子传播者。相比之下，较小的蚂蚁运动能力较弱，需要依赖巢穴中的同伴协作才能完成种子的搬运，因此被归类为低质量的种子传播者。这种体型差异可能对蚂蚁在不同温度条件下的行为产生影响，特别是在高温环境中，较大的蚂蚁可能更倾向于消耗附着体以获取能量，而较小的蚂蚁则可能因能量消耗过高而减少种子传播的频率。因此，温度升高可能通过改变蚂蚁的行为模式和种群结构，对蚁播过程产生负面影响。

本研究的发现对于理解气候变化对生态系统服务的影响具有重要意义。卡塔廷加生态系统中的蚂蚁传播行为可能受到温度变化的显著影响，而这种影响可能进一步影响植物的生长和生态系统的稳定性。由于蚂蚁在种子传播中的关键作用，温度升高可能导致某些植物物种的种子传播效率下降，从而影响其繁殖能力和种群分布。此外，种子传播效率的下降可能对整个生态系统的结构和功能产生连锁反应，例如减少植物的多样性、影响土壤养分循环，甚至导致某些物种的衰退。

在本研究中，我们还探讨了温度对蚂蚁行为的具体影响机制。例如，高温可能导致蚂蚁的觅食行为发生变化，使其更倾向于选择附着体而非传播种子。此外，温度升高可能增加蚂蚁的生理和能量成本，特别是在需要搬运较重种子的情况下，这可能进一步限制蚂蚁的传播能力。相比之下，附着体的消耗则可能在高温环境下变得更为高效，因为其能量需求相对较低。因此，温度的变化可能通过改变蚂蚁的觅食策略和能量分配，对种子传播行为产生复杂的影响。

值得注意的是，不同植物物种对蚂蚁传播行为的影响也存在差异。例如，某些植物可能更依赖于蚂蚁的传播行为，而另一些植物则可能具有更强的自我传播能力。这种差异可能与种子的大小、附着体的大小和质量、以及植物的分布范围有关。在本研究中，我们发现小种子更容易被蚂蚁传播，而大种子则更可能被蚂蚁在原地消耗附着体。这种现象可能与种子的运输成本和附着体的能量价值有关，即小种子的运输成本较低，而大种子的运输成本较高，从而影响蚂蚁的传播决策。

此外，我们还发现，蚂蚁的种群结构可能在温度变化的背景下发生改变。例如，某些蚂蚁物种可能在高温环境下变得更加活跃，而另一些物种则可能因环境压力而减少活动。这种种群结构的变化可能进一步影响种子传播的效率，因为不同的蚂蚁物种可能具有不同的传播偏好和能力。因此，温度的变化不仅可能影响蚂蚁的个体行为，还可能改变整个蚂蚁种群的组成，从而对种子传播过程产生深远的影响。

在卡塔廷加生态系统中，温度的变化可能对蚂蚁的生存和繁殖产生直接影响。例如，高温可能导致蚂蚁的活动范围缩小，使其更难以获取足够的食物资源，从而影响其种群数量和分布。此外，温度升高可能增加蚂蚁的生理压力，使其在觅食和繁殖过程中面临更大的挑战。这些因素可能进一步影响蚂蚁的传播行为，使其在高温环境下更倾向于消耗附着体而非传播种子，从而减少种子传播的效率。

本研究的发现不仅有助于理解气候变化对生态系统服务的影响，还为未来的研究提供了新的视角。例如，我们需要进一步探讨不同蚂蚁物种对温度变化的适应能力，以及这些适应能力如何影响其传播行为。此外，我们还需要关注温度变化对植物种子传播策略的影响，例如是否会导致某些植物物种的种子传播效率下降，或者是否会导致某些植物物种的种子传播策略发生变化。这些研究将有助于我们更好地预测气候变化对生态系统服务的影响，并为生态保护和管理提供科学依据。

在实际应用中，这些发现可能对卡塔廷加生态系统的保护和管理具有重要意义。例如，我们需要关注温度变化对蚂蚁种群的影响，并采取相应的措施来维持蚂蚁的种群数量和分布。此外，我们还需要关注温度变化对植物种子传播的影响，并采取相应的措施来促进种子传播的效率。这些措施可能包括调整土地利用方式、保护植物和蚂蚁的栖息地、以及采取适当的生态恢复措施。

综上所述，温度的变化对蚂蚁传播行为的影响是复杂且多方面的。在卡塔廷加生态系统中，温度的变化可能导致蚂蚁的传播效率下降，进而影响植物的生长和生态系统的稳定性。因此，我们需要进一步研究温度变化对蚂蚁传播行为的具体影响机制，并采取相应的措施来应对气候变化带来的挑战。这些研究不仅有助于我们更好地理解气候变化对生态系统服务的影响，还为未来的研究和保护工作提供了重要的科学依据。